JP2002184584A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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JP2002184584A
JP2002184584A JP2000378826A JP2000378826A JP2002184584A JP 2002184584 A JP2002184584 A JP 2002184584A JP 2000378826 A JP2000378826 A JP 2000378826A JP 2000378826 A JP2000378826 A JP 2000378826A JP 2002184584 A JP2002184584 A JP 2002184584A
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organic electroluminescent
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metal electrode
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JP2000378826A
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Inventor
Hiroyuki Okita
裕之 沖田
Kazuto Shimoda
和人 下田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極層の有機電界発光層からの剥離が原因で
生じるダークスポットの発生を防止することができる有
機電界発光素子を提供する。 【解決手段】 基板1上に透明電極層2、有機電界発光
層3、密着層4および金属電極層5を積層し、さらに保
護層6を形成して有機電界発光素子10が構成される。
密着層4はケイ素(Si)からなり、厚さは1nm以上
5nm以下の範囲内である。有機電界発光層3と金属電
極層5との間に密着層4が設けられているので、両者の
界面における密着性が向上し、金属電極層5の有機電界
発光層3からの剥離が防止される。金属電極層5の有機
電界発光層3からの剥離が原因で生じるダークスポット
の発生が抑制され、有機電界発光素子10の発光特性の
劣化が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を構成
要素に含む有機電界発光素子に係り、特に極薄型の有機
EL(Electroluminescence )ディスプレイ装置に用い
て好適な有機電界発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、表示装置(ディスプレイ)として
は、据え置き型のブラウン管すなわちCRT(Cathode
Ray Tube)装置や、携帯用や薄型化の要求を満たすため
のフラットパネルディスプレイがある。ブラウン管は輝
度が高く、色再現性が良いために現在多用されている
が、占有容量が大きい、重い、消費電力が大きい等の問
題点が指摘されている。一方、フラットパネルディスプ
レイは、軽量であり、ブラウン管よりも発光効率に優れ
ており、コンピュータやテレビジョンの画面表示用とし
て期待されている。現在、フラットパネルディスプレイ
では、アクティブマトリクス駆動方式の液晶ディスプレ
イ(LCD;Liquid Crystal Display)が商品化されて
いる。このLCDは、自ら発光せずに外部よりの光(バ
ックライト)を受けて表示するタイプのディスプレイで
あり、視野角が狭い、自発光型ではないために周囲が暗
い環境下ではバックライトの消費電力が大きい、今後実
用化が期待されている高精細度の高速のビデオ信号に対
して十分な応答性能を備えていない等の問題点が指摘さ
れている。
【0003】このような種々の問題点を解決する可能性
のあるディスプレイとして、近年、電流が注入されるこ
とにより発光する有機発光材料を用いた有機ELディス
プレイが注目されている。この有機ELディスプレイ
は、バックライトが不要である自発光型のフラットパネ
ルディスプレイであり、自発光型ディスプレイに特有の
視野角の広いディスプレイが実現できるという利点を有
する。また、必要な画素のみを点灯させればよいために
更なる消費電力の低減を図ることが可能であると共に、
上述の高精細度の高速のビデオ信号に対して十分な応答
性能を備えていると考えられている。
【0004】有機ELディスプレイは以上のような利点
を有することから、従来は液晶ディスプレイが主流であ
ったフラットパネルディスプレイ用途への開発が進めら
れてきている。近年では、発光材料などの進歩により、
有機EL素子は高効率化、長寿命化が達成されつつあ
り、ディスプレイとしての実用化が目されている。
【0005】有機ELディスプレイを構成する素子とし
ては、透明基板上に透明導電膜よりなる短冊状の電極層
(陽極)が形成されており、この透明電極層と交差する
ように有機電界発光層および金属薄膜よりなる短冊状の
電極層(陰極)が形成され、透明電極層と金属電極層と
で有機電界発光層を挟んだ構造を有する有機電界発光素
子が知られている。この有機電界発光素子では、透明電
極層と金属電極層とがマトリクス構造を形成しており、
選択された透明電極層と金属電極層との間に電圧を印加
して有機電界発光層に電流を流すことによって、画素を
発光させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】有機電界発光素子は、
発光を続けるとダークスポットと呼ばれる暗点が多数現
れ、素子特性が劣化するという問題点を有している。暗
点発生の原因について、例えば正孔輸送層と発光層との
2層構造を有する有機電界発光層を含む有機電界発光素
子において、tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Al
3 )からなる発光層の上に形成されているアルミニウ
ム(Al)からなる金属電極層がAlq3層から剥離す
ることにより暗点が発生するとの報告がなされている
(Thin SolidFilms 273 (1996) 209-213 およびApplied
Physics Letters, vol.72, no.7 (1998) 756-758)。
これは、有機化合物層であるAlq3 層とこれに接合す
る金属電極層との材質適合性が良くないなどの理由か
ら、両者の密着性が十分ではないことに起因している。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、有機電界発光層と電極層との界面に
おける密着性を向上させることにより優れた素子特性を
発揮することのできる有機電界発光素子を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による有機電界発
光素子は、第1の電極層と、この第1の電極層の一方の
面に形成された有機電界発光層と、この有機電界発光層
の他方の面に形成された第2の電極層と、第1の電極層
と有機電界発光層との間または有機電界発光層と第2の
電極層との間の少なくとも一方の位置に形成された密着
層とを備えたものである。
【0009】本発明による有機電界発光素子では、第1
の電極層と有機電界発光層との間または有機電界発光層
と第2の電極層との間の少なくとも一方の位置に密着層
が形成されているので、有機電界発光層と第1または第
2の電極層との界面における密着性が向上する。したが
って、有機電界発光層と電極層との界面における剥離や
クラックの発生が抑制され、有機電界発光素子の特性を
向上させることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施の形態に係る有機
電界発光素子の断面構造を表すものである。この有機電
界発光素子10は、例えば、基板1の上に、透明電極層
2、有機電界発光層3、密着層4、金属電極層5および
保護層6を順に積層して構成されている。
【0012】基板1は、良好な平坦性を有する材料から
構成されていることが好ましく、ここでは、例えばガラ
スを用いている。基板1としては、ガラスに限らず、高
分子ポリマー系材料を使用してもよい。
【0013】透明電極層2は、効率良く正孔を正孔輸送
層に注入するために真空準位からの仕事関数が大きく、
かつ、基板1の側から光を取り出すために透光性を有す
る材料から構成されていることが望ましい。具体的に
は、酸化インジウムスズ(ITO;Indium Tin Oxid
e),酸化スズ(SnO2 ),酸化亜鉛(ZnO)が挙
げられる。特に、生産性、制御性の観点からは、ITO
を用いるのが好ましい。
【0014】有機電界発光層3は、透明電極層2の側か
ら順に、正孔輸送層31、発光層32および電子輸送層
33が積層されてなる有機化合物層である。正孔輸送層
31は、透明電極層2から注入された正孔を発光層32
まで輸送するものである。正孔輸送層31の材料として
は、例えば、ベンジン,スチリルアミン,トリフェニル
アミン,ポルフィリン,トリアゾール,イミダゾール,
オキサジアゾール,ポリアリールアルカン,フェニレン
ジアミン,アリールアミン,オキザゾール,アントラセ
ン,フルオレノン,ヒドラゾン,スチルベン,あるいは
これらの誘導体、または、ポリシラン系化合物,ビニル
カルバゾール系化合物,チオフェン系化合物あるいはア
ニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー,オリゴ
マーあるいはポリマーを用いることができる。具体的に
は、α−ナフチルフェニルジアミン,ポルフィリン,金
属テトラフェニルポルフィリン,金属ナフタロシアニ
ン,4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニル
アミノ)トリフェニルアミン)トリフェニルアミン,
N,N,N,N−テトラキス(p−トリル)p−フェニ
レンジアミン,N,N,N,N−テトラフェニル4,4
−ジアミノビフェニル,N−フェニルカルバゾール,4
−ジ−p−トリルアミノスチルベン,ポリ(パラフェニ
レンビニレン),ポリ(チオフェンビニレン),ポリ
(2,2−チエニルピロール)等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
【0015】発光層32は、金属電極層5および透明電
極層2による電圧印加時に、金属電極層5および透明電
極層2のそれぞれから電子および正孔が注入され、さら
にこれら電子および正孔が再結合する領域である。ま
た、発光層32は、発光効率が高い材料、例えば、低分
子蛍光色素,蛍光性の高分子,金属錯体等の有機材料か
ら構成されている。具体的には、例えば、アントラセ
ン,ナフタリン,フェナントレン,ピレン,クリセン,
ペリレン,ブタジエン,クマリン,アクリジン,スチル
ベン,トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体,
ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体,トリ(ジ
ベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体
ジトルイルビニルビフェニルが挙げられる。
【0016】電子輸送層33は、金属電極層5から注入
される電子を発光層32に輸送するためのものである。
電子輸送層33の材料としては、例えば、キノリン,ペ
リレン,ビススチリル,ピラジン,またはこれらの誘導
体が挙げられる。具体的には、8−ヒドロキシキノリン
アルミニウム,アントラセン,ナフタリン,フェナント
レン,ピレン,クリセン,ペリレン,ブタジエン,クマ
リン,アクリジン,スチルベン,またはこれらの誘導体
が挙げられる。
【0017】金属電極層5は、効率良く電子を注入する
ために真空準位からの仕事関数が小さい材料から構成さ
れることが好ましい。具体的には、例えば、アルミニウ
ム(Al),インジウム(In),マグネシウム(M
g),銀(Ag),カルシウム(Ca),バリウム(B
a),リチウム(Li)が挙げられる。これらの金属は
単体で用いてもよく、または、他の金属との合金として
安定性を高めて使用してもよい。
【0018】保護層6は、有機電界発光素子10の劣化
防止および動作信頼性の保障のために、有機電界発光素
子10を封止し、酸素や水分を遮断するものである。し
たがって、保護層6は、気密性を保つことが可能な材料
から構成されることが必要である。具体的には、例え
ば、酸化ケイ素(SiOx ),窒化ケイ素(Si
x ),酸化アルミニウム(Al2 3 ),窒化アルミ
ニウム(AlN)が挙げられる。
【0019】本実施の形態においては、有機電界発光層
3と金属電極層5との間に密着層4が設けられている。
有機化合物層である有機電界発光層3と金属電極層5と
は異質な材料からなり、その接合界面は密着性が弱い。
密着層4は、有機電界発光層3と金属電極層5との間の
密着性を向上させるものである。密着層4の材料として
はケイ素(Si)が最も好ましいが、その他にもチタン
(Ti)などの化学的活性を有する材料を用いることも
できる。ここでは、密着層4は、ケイ素からなる薄膜と
して形成されている。また、密着層4の厚さは、1nm
以上5nm以下の範囲内とすることが好ましい。密着層
4の厚さが1nm未満の場合、密着性が十分に得られな
くなる。また、密着層4の厚さが5nmより大きい場
合、透過率が減少して発光効率が低下する虞があるから
である。
【0020】本実施の形態において、透明電極層2,有
機電界発光層3および金属電極層5は、それぞれ、本発
明における「第1の電極層」,「有機電界発光層」およ
び「第2の電極層」の一具体例に対応している。密着層
4は、本発明における「密着層」の一具体例に対応す
る。
【0021】このような構成を有する有機電界発光素子
10は、以下のようにして製造することができる。
【0022】まず、例えば厚さ1.1mmのガラスから
なる基板1を用意する。基板1の上に、以下の各層を順
次形成する。すなわち、透明電極層2として、例えば反
応性DCスパッタリングにより、例えばITOからなる
厚さ150nmの膜を形成する。
【0023】次いで、透明電極層2の上に、有機電界発
光層3を形成する。有機電界発光層3は、例えば真空蒸
着法により、正孔輸送層31、発光層32および電子輸
送層33をこの順に成膜することにより形成する。正孔
輸送層31は、例えば、4,4',4"-tris(3-methylphenylp
henylamino)triphenylamine (m−MTDATA)を成
膜することにより形成する。発光層32は、例えば、4,
4'-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenylamino]biphenyl)(α−
NPD)を成膜することにより形成する。そして、電子
輸送層33は、例えば、tris(8-hydroxyquinoline)alum
inum(Alq3)を成膜することにより形成する。有機
電界発光層3の総厚は、例えば150nmとする。
【0024】続いて、有機電界発光層3上に、例えばケ
イ素(Si)の蒸着材料を用いた真空蒸着法により、例
えば膜厚2nmのケイ素よりなる密着層4を形成する。
次に、密着層4の上に、例えば真空蒸着法により、例え
ばAl−Li合金よりなる厚さ100nmの金属電極層
5を形成する。最後に、例えば反応性DCスパッタリン
グにより、例えば一窒化ケイ素(SiN)よりなる厚さ
1000nmの保護層6を形成し、上記のように形成さ
れた各層を覆う。このようにして、有機電界発光素子1
0が作製される。
【0025】この有機電界発光素子10では、透明電極
層2と金属電極層5との間に所定の電圧が印加されるこ
とにより、透明電極層2および金属電極層5からそれぞ
れ正孔および電子が注入される。これら正孔および電子
は、正孔輸送層31および電子輸送層33を介して発光
層32に輸送され、これらが再結合することにより発光
が起こり、この光は基板1の主面に対して垂直な方向に
取り出される。
【0026】このように、本実施の形態においては、ケ
イ素(Si)からなる密着層4が、有機電界発光層3と
金属電極層5との間に挿入されているので、両者の密着
性が向上し、金属電極層5の有機電界発光層3からの剥
離が防止される。したがって、ダークスポットの発生が
抑制され、有機電界発光素子10の発光特性の劣化を防
止することができる。
【0027】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態で
は、密着層4を有機電界発光層3と金属電極層5との界
面に形成する場合について説明したが、密着層4は必ず
しも有機電界発光層3と金属電極層5との界面に形成す
る必要はなく、有機層と無機層との任意の界面に本発明
の密着層を形成すればよい。例えば図2に示したよう
に、透明電極層2と有機電界発光層3との界面に密着層
7を形成するようにしてもよい。この密着層7の厚さ
は、例えば2nmとすることができる。あるいは、例え
ば図3に示したように、有機電界発光層3と金属電極層
5との界面に上部密着層8を形成すると共に、透明電極
層2と有機電界発光層3との界面に下部密着層9を形成
するようにしてもよい。上部密着層8の厚さは例えば2
nm、下部密着層9の厚さは例えば2nmとすることが
できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項3のいずれか1項に記載の有機電界発光素子によれ
ば、第1の電極層と有機電界発光層との間または有機電
界発光層と第2の電極層との間の少なくとも一方の位置
に密着層を介在させるようにしたので、有機電界発光層
と電極層との密着性が向上し、両者の界面における剥離
が原因で生じるダークスポットの発生が防止される。し
たがって、有機電界発光素子の発光特性の劣化が防止さ
れ、素子特性が飛躍的に向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る有機電界発光素子
の概略構成を表す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の変形例に係る有機電界発
光素子の概略構成を表す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の他の変形例に係る有機電
界発光素子の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
10,20,30…有機電界発光素子、1…基板、2…
透明電極層、3…有機電界発光層、4,7,8,9…密
着層、5…金属電極層、6…保護層、31…正孔輸送
層、32…発光層、33…電子輸送層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電極層と、 この第1の電極層の一方の面に形成された有機電界発光
    層と、 この有機電界発光層の他方の面に形成された第2の電極
    層と、 前記第1の電極層と前記有機電界発光層との間または前
    記有機電界発光層と前記第2の電極層との間の少なくと
    も一方の位置に形成された密着層とを備えたことを特徴
    とする有機電界発光素子。
  2. 【請求項2】 前記密着層はケイ素(Si)よりなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の有機電界発光素子。
  3. 【請求項3】 前記密着層の厚さは1nm以上5nm以
    下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の有機
    電界発光素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004139930A (ja) * 2002-10-21 2004-05-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 有機エレクトロ・ルミネッセンス素子、該有機エレクトロ・ルミネッセンス素子の製造方法、および有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置
JP2005191000A (ja) * 2003-12-02 2005-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
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